甲基环己烷(MCH)是一种有机氢化物，由于其在室温下保持液态、易于运输、毒性低且具有比高压氢气更高的氢气密度，因此有望成为一种优异的氢载体。脱氢(从分子中除去氢原子的过程)在催化剂存在下产生氢气和副产品甲苯，然后可用于发电以产生不含 CO 2 的电力。然而，脱氢反应是吸热反应，能量损失以及反应所需的设施都是问题。
最近，由早稻田大学应用化学系 Akihiko Fukunaga 教授领导的日本研究小组成功利用固体氧化物燃料电池(SOFC)直接从 MCH 发电。他们的研究成果于 2023 年 7 月 4 日在《Applied Energy》第 348 卷在线发布。
研究小组试图在燃料电池中同时进行两个过程：有机氢化物脱氢(吸热反应)和发电(放热反应)。为了实现这一目标，他们使用了阳极支持的固体氧化物燃料电池，其工作温度高于聚合物电解质燃料电池。他们在不允许有机氢化物热解的温度和防止电极上积碳的条件下操作它。甲苯与苯的产率为94:6。这一成就证明了在不使用传统上所需的脱氢设施的情况下发电的可能性，并且使用比使用催化剂的脱氢反应所需的更少的能量。
此外，“研究表明，通过改变条件，可以使用燃料电池将氧基团引入芳香族骨架中”， Fukunaga 透露。
这些结果表明，MHC 与 SOFC 中的导电氧离子发生反应，成功发电。因此，MHC可以直接发电，并且直接发电所需的能量比传统催化剂辅助的MCH脱氢反应所需的能量要少。
“燃料电池已被研究和开发为通过氢和氧的电化学反应产生高效、无碳电力的装置。在这项研究中，我们证明了该装置可用于控制有机氢化物和氧的脱氢反应芳香环的取代反应。未来，新的合成化学可能通过燃料电池的应用而产生。” 福永总结道。希望所提出的技术将为可持续的氢基社会铺平道路!
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